Diseño y análisis del rendimiento de una torre de enfriamiento

1. D I S E Ñ O Y A N Á L I S I S D E R E N D I M I E N T O D E U N A T O R R E
D E E N F R I A M I E N T O E N P L A N TA D E Á C I D O S U L F Ú R I C O
OPERACIONES
UNITARIAS II
Anahiz Susana Sotelo Arvayo
12 de Octubre 2017

2. DISEÑO Y ANÁLISIS DE RENDIMIENTO DE UNA TORRE DE
ENFRIAMIENTO EN PLANTA DE ÁCIDO SULFÚRICO
B. A Chowdhury
WATA Chemicals Limited
M.S Islam F. Begum y A.M Parvez
Departamento de Ingeniería Química en la Universidad de
Bangladesh de Ingeniería y Tecnología
Tesis con el tema diseño y análisis de rendimiento de una torre de
enfriamiento en planta de ácido sulfúrico, 2004

3. ÍNDICE
• Abstracto
• Introducción
• Teoría de torre de enfriamiento
• Directrices para el diseño preliminar
de la torre de enfriamiento
• Resultados y discusiones
• Conclusiones

4. ABSTRACTO

5. • La demanda creciente de ácido sulfúrico en WATA
Chemicals Limited requirió un torre de enfriamiento con
dimensiones mayores ya que la capacidad de agua que
se requería en la torre de enfriamiento era de 250 𝑚3/ hr
(1100gpm) que es de tamaño medio con un rango de
enfriamiento de 5ªC.

6. INTRODUCCIÓN

7. • El agua desempeña un papel notable como refrigerante
en las industrias.
• La recirculación es esencial y la torre de enfriamiento
proporciona un medio por el cual el agua caliente se
enfría con aire.
• Las torres de enfriamiento son ampliamente utilizadas
en plantas químicas y otras. En Bangladesh, grandes
torres de enfriamiento se usan principalmente en
fábricas de fertilizantes de urea y en algunas centrales
eléctricas

8. TEORÍA DE LA TORRE DE
ENFRIAMIENTO

9. Torre de enfriamiento es un dispositivo para reducir
la temperatura del agua que lo pone en contacto con una
corriente de aire en una torre llena de empaque, donde
una porción menor de agua es evaporada y la parte
principal enfriada.
La teoría más aceptada de la torre de enfriamiento
desarrollado por Markel se basa en la diferencia potencial
como la fuerza motriz.

10. 𝑁𝑇𝑈 =
𝐾𝑎𝑉
𝐿
=
𝑇𝑤2
𝑇𝑤1
𝑑𝑇𝑤
𝐻𝑤 − 𝐻𝑎
• Donde:
• NTU= número de unidades de trasferencia
• K= coeficiente de transferencia de masa lb/hr ft2(kg/hr m2)
• a= área de transferencia de calor por unidad de volumen de la torre
ft2/ft3 (m2/m3)
• V= Volumen de enfriamiento activo por unidad de superficie ft2/ft3
(m2/m3)
• L= Volumen de agua lb/h (kg/hr)
• Hw= Entalpía del aire saturado a temperatura ambiente Btu/lb aire seco
(KJ /Kg de aire seco)
• Ha= entalpía de la corriente de agua Btu/lb aire seco (KJ/ Kg aire seco)
• Tw1, Tw2 = Temperaturas de entrada y salida del agua °F (°C)

11. DIRECTRICES PARA EL DISEÑO
PRELIMINAR DE UNA NUEVA TORRE

12. Resumen de pasos en el diseño de la torre de refrigeración
A. Determinación de la carga de calor que debe realizar la torre, en
base a las temperaturas requeridas de entrada y salida de agua,
un caudal
B. Establecer el diseño WBT para el aire en el sitio geográfico de
estará la torre.
C. Preparación de un gráfico de entalpía - temperatura que indica las
variables básicas de la torre de enfriamiento como en la FIG 3. La
línea de operación de aire debe estar ubicada con una pendiente
L / G asumida entre 0,75 y 1,5
D. Una vez que se ha establecido la carga de agua, el área de la
torre se puede calcular dividiendo el caudal másico de agua por la
carga de agua.

13. E. La característica KaV/L o NTU es determinado por la
ecuación de Marquel.
F. Determinación de la altura de la torre, basada en las curvas
características de la torre suministradas por los fabricantes. La
altura de la torre debe asegurar el tiempo requerido de contacto
entre el agua y el aire 5.
G. Si la altura de la torre no es razonable, el procedimiento debe
repetirse usando un nuevo L / G supuesto, o un nuevo enfoque, o
alguna combinación de estos.
H. Para el supuesto L / G y L conocido, calcule el caudal de aire
requerido G.

15. RESULTADOS Y DISCUSIONES

16. En el presente estudio, la altura de empaque real
fue de 1,5 m (5 pies), ya que el rango era mucho menor
que el de los datos de la literatura, la altura total de la
torre correspondiente disminuyó proporcionalmente. Vale
la pena mencionar que la altura de una torre de
enfriamiento depende del tiempo de contacto necesario
para el flujo de aire del agua a través de la torre así como
el rango de enfriamiento del agua.

17. Las torres de enfriamiento cilíndricas son redondas,
el flujo de aire a través de la torre se distribuye más
uniformemente con una eficiencia termodinámica
mejorada. Sin embargo, una de las principales ventajas
de las torres de enfriamiento rectangulares es la facilidad
de construcción, por lo tanto, el costo de inversión de la
torre es menor.

18. CONCLUSIONES

19. En el presente trabajo se encontró que una torre de
enfriamiento en forma rectangular diseñada y fabricada
por un trabajador de una planta de ácido sulfúrico
funcionó satisfactoriamente durante todo el año. Este
método innovador también fue rentable, y proporcionó una
oportunidad para fabricar torre de enfriamiento de tamaño
mediano en el país.

20. GRACIAS